Российские ученые показали, как влияет биополимерное покрытие на оптические свойства золотых наночастиц, применяемых для лечения и диагностики раковых опухолей. В качестве покрытия использовали полимер «гормона счастья», имеющий практическое применение в различных отраслях науки и техники. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Materials Today.

С конца XX века ученые разрабатывают технологии лечения опухолей с помощью наночастиц и лазерного облучения. Перспективным подходом стало объединение свойств благородных металлов, таких как золото, и оболочек из природных материалов. В качестве последних с недавнего времени применяют полидопамин — черный биополимер, образующийся в результате полимеризации допамина (дофамина), «гормона счастья». По сравнению с другими соединениями, используемыми в качестве пленок, полидопамин проще синтезировать, он не токсичен и эффективно связывает разные молекулы. Последнее особенно полезно при работе со светящимися метками и лекарственными препаратами. Применение полидопаминовых пленок имеет ключевое значение не только в медицине, но и в электронике при создании дисплеев и сенсоров.

Несмотря на практическую значимость и потенциально широкое использование полидопамина, его свойства остаются не полностью изученными. Так, например, еще не проводили исследования плазмонного резонанса металлических наночастиц, покрытых черной полидопаминовой оболочкой. Способностью проводить электрический ток и своим специфическим блеском металлы обязаны свободным электронам, на которые при освещении начинает воздействовать переменное электрическое поле. Они подстраиваются под его частоту и отражают световую волну — поэтому мы видим блеск. Такие коллективные колебания свободных электронов в наночастицах благородных металлов называют плазмонными. Плазмонный резонанс резко усиливает поглощение и рассеяние света наночастицами и позволяет идентифицировать даже мельчайшие объекты в световом микроскопе.

Покрытие металлов веществами, не проводящими электрический ток, например кремнеземом или различными биополимерами, приводит к увеличению общего рассеяния света за счет оболочки. Обычно это сопровождается смещением пика плазмонного резонанса в красную (длинноволновую) область спектра. Однако, в отличие от часто используемых материалов оболочек, полидопамин не рассеивает, а поглощает свет в видимой части спектра — это объясняет его черную окраску.

Исследование того, как влияет наличие поглощающей полидопаминовой оболочки на спектры излучения золотых наночастиц, проводили российские физики из лаборатории нанобиотехнологии Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН. Они занимают ведущее положение в стране по синтезу золотых наночастиц с заданными геометрическими и функциональными свойствами. Так как форма и размер влияют на взаимодействие частиц со светом, для сравнения выбрали наносферы и наностержни, причем последние двух видов — короткие и длинные. В качестве оболочек использовали кремнезем и полидопамин.

Облучение сферических наночастиц, покрытых кремнеземом, привело к ожидаемым результатам: амплитуда пика плазмонного резонанса увеличилась, а сам он сместился в красную часть спектра. Наиболее очевидны эти изменения для толстой (порядка 10 нм) оболочки. Наносферы с полидопамином на поверхности показали аналогичные результаты.

Для наностержней существует два типа резонансов — продольный и поперечный, так как стержни имеют диаметр и длину. При облучении наностержней с кремнеземной оболочкой как продольный, так и поперечный плазмонные резонансы изменяются одинаково: пик рассеяния смещается в красную область, а амплитуда увеличивается на 10%. Похожее поведение наблюдалось и для слабого поперечного резонанса золотых наностержней, покрытых полидопамином. Однако в этом случае было обнаружено неожиданное свойство: амплитуда продольного резонанса заметно уменьшилась с увеличением толщины оболочки.

«Мы впервые экспериментально наблюдали уменьшение полного ослабления наночастиц после образования оболочки из светопоглощающего материала, причем такой эффект сильнее выражен для длинных наностержней. Обычно предполагается, что покрытие полимерным материалом увеличивает общее ослабление за счет дополнительного рассеяния или поглощения света оболочкой. Однако наш эксперимент показал, что для продольного резонанса золотых стержней с поглощающей оболочкой из полидопамина наблюдается обратный эффект. Важно, что компьютерное моделирование полностью подтвердило обнаруженный необычный эффект для таких двухслойных стержней с поглощающим покрытием», — отметил руководитель проекта Николай Хлебцов, доктор физико-математических наук, профессор Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского.

Работа выполнена сотрудниками Института биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН и СНИГУ имени Н. Г. Чернышевского.

Источники

Химики из России выяснили, как упаковка влияет на свойства наночастиц - новости на сегодня 11.03.2019
News2world.net, 11/03/2019
Химики из России выяснили, как "упаковка" влияет на свойства наночастиц
Margust (gazeta-margust.ru), 11/03/2019
Химики из России выяснили, как "упаковка" влияет на свойства наночастиц
3news.ru, 11/03/2019
Химики из России выяснили, как "упаковка" влияет на свойства наночастиц
Margust (gazeta-margust.ru), 11/03/2019
Химики из России выяснили, как "упаковка" влияет на свойства наночастиц
Profi-news.ru, 11/03/2019
Химики из России выяснили, как "упаковка" влияет на свойства наночастиц
РИА Новости, 11/03/2019
Биополимерные покрытия изменяют световые свойства золотых наночастиц: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 11/03/2019
Биополимерные покрытия изменяют световые свойства золотых наночастиц
Индикатор (indicator.ru), 11/03/2019
Биополимерные покрытия изменяют световые свойства золотых наночастиц
Новости@Rambler.ru, 11/03/2019
Биополимерные покрытия изменяют световые свойства золотых наночастиц
Полимерные материалы (polymerbranch.com), 12/03/2019
Биополимерные покрытия изменяют световые свойства золотых наночастиц
Margust (gazeta-margust.ru), 12/03/2019
Биополимерные покрытия изменяют световые свойства золотых наночастиц
Газета.Ru, 12/03/2019
Биополимерные покрытия изменяют световые свойства золотых наночастиц
123ru.net, 12/03/2019

Похожие новости

  • 05/10/2019

    Определены победительницы конкурса «Для женщин в науке» L'OREAL - UNESCO 2019 года

    ​Победительницами конкурса "Для женщин в науке" L'OREAL - UNESCO 2019 года стали 10 ученых из Москвы, Казани, Новосибирска, Томска и Владивостока. Каждая из них получит стипендию в 500 тыс. рублей, говорится в сообщении на сайте конкурса, опубликованном 4 октября.
    605
  • 13/01/2016

    Татьяна Толстикова: "В СО РАН есть все предпосылки, чтобы решить проблему импортозамещения лекарств"

    ​Доктор биологических наук, профессор Татьяна Генриховна Толстикова возглавляет лабораторию Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова (НИОХ) СО РАН - уникальную для России структуру.
    3211
  • 23/08/2017

    Новосибирские ученые будут выявлять риск развития атеросклероза по анализу крови

    ​​Созданная в Институте химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН технология сканирующей проточной цитометрии дает возможность выявить факторы риска развития атеросклероза по анализу крови.
    1030
  • 12/07/2019

    Лабораторию фармакологических исследований НИОХ СО РАН с рабочим визитом посетила делегация из Италии

    В начале июля НИОХ СО РАН посетила делегация из Италии, в состав которой вошли Mario Raviglione, директор Центра глобального  здравоохранения Миланского университета (Global Health Centre), Почетный профессор Миланского и  Женевского университетов и Angela Paraluppi, руководитель отдела планирования пространства и размещения (СПА) проведения предклинических исследований Всемирной Организации Здравоохранения, г.
    194
  • 21/01/2019

    Ученые исследовали биологическую активность углеродных наноструктур

    ​​Ученые Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук и Сибирского федерального университета исследовали биологическую активность углеродных наноструктур искусственного и естественного происхождения.
    1294
  • 26/11/2018

    Бездействующие лекарственные препараты: найти и выбросить

    Валерьянка известна многим людям как популярное успокоительное средство. Настойка эхинацеи — в качестве иммуностимулятора для борьбы с часто повторяющимися простудами. Глицин рекомендуется принимать школьникам в период интенсивных умственных нагрузок.
    1991
  • 16/10/2019

    Академический час на Фестивале науки - 2019, лекция «Разработка новых лекарств: там, где химия, биология, медицина и инженерия объединяются»

    ​Сегодня в НГУ проходит лекция профессора Университета Алабамы Майкла Боумена «Разработка новых лекарств: там, где химия, биология, медицина и инженерия объединяются». Часть 1 и 2. Аннотация: «Необходимо разрабатывать новые лекарства двух видов: для лечения новых болезней и для преодоления устойчивости старых болезней к лекарствам, которые мы уже используем.
    218
  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    1210
  • 22/11/2017

    Юбилей академика Валентина Викторовича Власова

    Валентин Викторович Власов родился 22 ноября 1947 года в г. Новосибирске. В 1969 году окончил Факультет естественных наук (химическое отделение) Новосибирского государственного университета. Далее — в НИОХ СО АН СССР: аспирантура, младший, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией нуклеиновых кислот, заместитель директора Института.
    1947
  • 05/10/2018

    Бокоплав-кузнечик выживает в «горячей» воде за счет неверного жиросжигания

    Устойчивость к высокой температуре во многом зависит от способности обходиться без кислорода.​Ученые из Иркутского государственного университета, Белорусского государственного университета, Байкальского исследовательского центра, Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета узнали, как бокоплав-кузнечик Gammarus lacustris реагирует на постепенный рост температуры окружающей воды и какими биохимическими приспособлениями он пользуется, чтобы выжить.
    1123